"Биология. Биологические системы и процессы (углублённый уровень)", Теремов А.В., Петросова Р.А.
Эволюция не меняет все организмы одинаково: родственные группы могут расходиться по признакам, а неродственные — приобретать сходные приспособления. Эти закономерности помогают объяснить разнообразие живых организмов и понять, какие сходства связаны с общим происхождением, а какие возникли независимо. Главное — различать дивергенцию, конвергенцию и параллелизм по родству групп и условиям формирования признаков, а также помнить, что точный возврат к состоянию далёких предков невозможен.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Дивергенция — расхождение признаков у родственных групп организмов, происходящих от общего предка. Если потомки осваивают разные условия, у них закрепляются разные особенности; термин помогает объяснить, как из общего исходного плана строения возникают различия.
Конвергенция — независимое возникновение сходных признаков у неродственных групп под влиянием сходных условий среды. Похожие признаки в этом случае появляются не потому, что группы недавно произошли от одного предка, а потому, что сходные задачи среды благоприятствуют сходным решениям.
Параллелизм — независимое развитие сходных признаков у родственных групп, обладающих общим наследственным основанием. Это понятие нужно, чтобы отличать повторное формирование сходных черт у родственников от конвергенции у неродственных организмов.
Необратимость эволюции — правило, согласно которому группа организмов не возвращается точно к прежнему состоянию предков. Отдельные черты могут снова стать похожими на предковые, но прежняя совокупность признаков и генотип не восстанавливаются; это правило помогает не принимать внешнее сходство за буквальный возврат.
Дивергенция начинается с наследственной изменчивости: особи отличаются, а часть различий передаётся потомству. Если популяции оказываются в разных условиях, естественный отбор сохраняет в каждой из них разные варианты, полезные именно там. Со временем различия накапливаются, и родственные группы занимают разные экологические ниши. Так возникают отдельные направления эволюции, а не заранее заданный результат.
Сходные условия среды способны действовать на неродственные организмы похожим образом. Например, жизнь в воде делает выгодными признаки, уменьшающие сопротивление при движении, поэтому у разных групп может появиться обтекаемая форма. Их сходство — результат независимого отбора, а не свидетельство близкого происхождения. Чтобы установить родство, нужно рассматривать и другие особенности, включая наследуемые признаки строения.
Параллелизм тоже возникает независимо, но у родственных групп. Общий предок оставляет им сходные особенности строения и развития, то есть наследственную основу, на которой похожие признаки могут формироваться повторно. Если группы живут в сходных условиях, отбор может направить их изменения в близкую сторону. Поэтому для различения параллелизма и конвергенции важны не только похожие условия, но и происхождение организмов.
Необратимость эволюции не означает, что отдельный признак никогда не может стать похожим на древний. При изменении среды отбор способен вновь поддержать сходную форму или функцию, даже если она встречалась у предков. Однако за время эволюции изменились многие другие признаки и наследственные варианты. Поэтому повторное сходство не превращает современную группу в точную копию предковой.
Три закономерности помогают читать сходства и различия в истории организмов. Расхождение признаков у родственных групп может указывать на дивергенцию; сходство у неродственных — объясняться конвергенцией; сходное развитие у родственников — параллелизмом. Такой анализ используют при реконструкции родства и построении филогенетических деревьев, которые показывают предполагаемые связи между группами. При этом отдельное сходство оценивают вместе с происхождением и другими признаками, а не изолированно.
| Закономерность | Между какими группами проявляется | Причина сходства или различия признаков | Что говорит о родстве | Пример для разбора |
|---|---|---|---|---|
| Дивергенция | Между родственными группами | Разные условия и отбор закрепляют разные наследственные варианты | Указывает на общее происхождение, но не на одинаковость потомков | Конечности млекопитающих становятся бегательными, плавательными или хватательными |
| Конвергенция | Между неродственными группами | Похожие условия независимо благоприятствуют сходным признакам | Сходство само по себе не доказывает близкого родства | Обтекаемая форма тела акулы и дельфина |
| Параллелизм | Между родственными группами | Сходные изменения развиваются на общей наследственной основе | Согласуется с родством групп | Независимое развитие сходных приспособлений у родственных групп |
| Необратимость эволюции | Применима к эволюционной истории группы | Накопленные изменения не позволяют точно восстановить предковое состояние | Не исключает повторного появления отдельных сходных черт | Появление признака, похожего на предковый, без восстановления всей группы |
Пользуйтесь таблицей по порядку: сначала определите, родственны ли сравниваемые группы, затем выясните, возникло сходство или произошло расхождение признаков. После этого учитывайте условия среды и наследственную основу сходных черт. Такой порядок помогает не делать вывод о родстве только по внешнему сходству.
Задача 1. У родственных видов млекопитающих конечности преобразованы в бегательные, плавательные и хватательные. Определите закономерность и объясните ответ.
Установим исходное родство: в условии прямо сказано, что виды родственны, значит, их конечности восходят к общему предку.
Сравним признаки: строение конечностей разошлось, потому что они выполняют разные функции — бег, плавание и захват предметов. Разные условия и образ жизни могли поддерживать разные варианты строения.
Свяжем изменения с механизмом: наследственная изменчивость создавала варианты, а отбор закреплял подходящие для каждой среды. Это расхождение нельзя считать заранее поставленной целью.
Ответ: это дивергенция, поскольку признаки родственных групп расходятся от общего исходного плана под действием разных условий.
Задача 2. Сравните обтекаемую форму тела акулы и дельфина. Укажите, является ли сходство доказательством близкого родства.
Сначала уточним группы: акула — рыба, а дельфин — млекопитающее. Они не являются близкими родственниками, хотя оба приспособлены к жизни в воде.
Затем найдём вероятную причину сходства: обтекаемое тело облегчает движение в водной среде. Похожее давление среды могло независимо поддержать этот признак у обеих групп.
Классифицируем закономерность: сходный признак возник у неродственных организмов независимо. Следовательно, речь идёт о конвергенции, а не о признаке недавнего общего предка.
Ответ: обтекаемая форма — пример конвергенции и сама по себе не доказывает близкого родства акулы и дельфина.
Задача 3. У двух родственных групп организмов независимо сформировались сходные приспособления. Определите, когда это параллелизм, а когда конвергенция, и обоснуйте вывод по данным о родстве и исходных признаках.
Проверим родство: если группы родственны и унаследовали от общего предка сходную основу строения или развития, у них есть предпосылки для параллельного формирования признака.
Сопоставим исходные признаки и условия: сходные приспособления могут независимо появляться у родственников, если похожий отбор действует на общую наследственную основу. В таком случае это параллелизм.
Если же группы неродственны и сходство возникло независимо как ответ на похожие условия, это конвергенция. Одного факта похожего результата недостаточно: необходимо знать происхождение и исходные особенности групп.
Ответ: у родственных групп с общей наследственной основой сходное независимое развитие называют параллелизмом; у неродственных групп — конвергенцией.
Считать любое сходство доказательством близкого родства — ошибка, потому что сходные условия могут независимо сформировать похожие приспособления. Её допускают, когда оценивают только внешний облик и не учитывают происхождение групп. Проверьте себя: выясните, могут ли условия среды объяснить сходство независимо от родства.
Путать конвергенцию с параллелизмом — значит не учитывать, родственны ли сравниваемые группы. Оба процесса дают сходные признаки, поэтому их легко смешать, если смотреть только на результат. Сначала проверьте общность происхождения и наследственную основу: у родственников речь может идти о параллелизме, у неродственных групп — о конвергенции.
Представлять дивергенцию как целенаправленное изменение неверно: эволюция не планирует нужный организм заранее. Такая ошибка возникает, если объяснять признаки словами «вид изменился, чтобы приспособиться». Проверьте рассуждение: укажите наследственные варианты и отбор, который сохраняет более подходящие в данных условиях.
Считать, что необратимость запрещает повторное появление похожих признаков, — слишком буквальное толкование правила. Его смысл в невозможности точного возврата группы к прежнему состоянию, а не в запрете на отдельное сходство. Проверьте себя: различайте повторное возникновение одной черты и восстановление всего генотипа и комплекса признаков предков.
Для понимания закономерностей эволюции нужно знать наследственную изменчивость, естественный отбор, приспособленность и основные свидетельства эволюции. Эти понятия объясняют, откуда берутся варианты признаков и почему одни из них закрепляются в разных условиях. Тема помогает изучать видообразование и макроэволюцию: расхождение групп может накапливаться долгое время. Сравнение признаков также необходимо при чтении филогенетических деревьев и в сравнительной анатомии.
Чем конвергенция отличается от параллелизма?
При конвергенции сходные признаки независимо появляются у неродственных групп под влиянием похожих условий. Параллелизм наблюдается у родственных групп, у которых есть общее наследственное основание для развития сходных признаков.
Доказывает ли сходство организмов их близкое родство?
Нет. Сходство может возникнуть независимо, если организмы приспосабливаются к похожим условиям среды. Для вывода о родстве нужно учитывать происхождение групп и другие признаки, а не только внешнее сходство.
Почему у родственных видов могут быть разные признаки?
Родственные виды могут жить в разных условиях и сталкиваться с разными факторами отбора. Наследственная изменчивость создаёт варианты признаков, а отбор способствует сохранению тех, которые полезны в конкретной среде.
Может ли эволюция повернуть вспять?
Отдельные признаки могут снова стать похожими на признаки предков, если условия этому способствуют. Но группа не восстанавливает точно прежний генотип и всю совокупность признаков, поэтому точного возврата к предковому состоянию не происходит.
Как определить, возникли ли сходные признаки независимо?
Сначала выясняют, насколько близко родственны группы, и сравнивают их исходные признаки. Если группы неродственные, а сходство связано с похожими условиями, вероятна конвергенция; у родственных групп сходное развитие может быть параллелизмом.
19. Общие закономерности (правила) эволюции
